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点焊接头质量的三大要素。因此，焊接电流（I）、电极压力（P）、焊接时间（t）、这三大要素规范的合理选择，是点焊质量的关键所在。

表1-2 铝合金电阻点焊的焊接参数 板厚（mm） 电极球面半电极压力径/mm 0.8 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0

75 100 150 200 200 200 /kN 2.0～2.5 2.5～3.6 3.5～4.0 4.5～5.0 6.0～6.5 8 焊接时间/周 2 2 3 5 5～7 6～9 25～28 29～32 35～40 45～50 49～55 57～60 焊接电流/A 锻压压力/kN - - - - - 22 2.6 本章小结

本章通过分析电阻点焊原理和铝合金的特性，得出铝合金点焊工艺特点,铝合金的焊接性较差，焊接时必须采取严格的措施以保证焊点质量；此外，了解到影响电阻点焊质量的焊接工艺因素是焊接电流（I）、电极压力（P）、焊接时间（t）及电极端面尺寸。点焊时，各规范参数的影响相互制约，当电极材料、端面形状和尺寸选定后，焊接规范的选择主要是考虑焊接电流（I）、电极压力（P）、焊接时间（t）这三个参数，它们是形成点焊接头质量的三大要素。因此，焊接电流（I）、电极压力（P）、焊接时间（t）、这三大要素规范的合理选择，是点焊质量的关键所在。

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第三章 铝合金点焊的试验设计及其分析

3.1 实验材料及设备

3.1.1 实验材料

试验所采用铝合金材料为轿车车身上专用的厚度为1mm的6061铝合金。属Al-Mg-Si系合金，中等强度，具有良好的塑性和优良的耐蚀性。特别是无应力腐蚀开裂倾向，其焊接性优良，耐蚀性及冷加工性好，是一种使用范围广.很有前途的合金。其所含的化学成分见下表3-1：

表 3-1 6061铝合金的化学成分

Si 0.4-0.8 Fe 0.7 Cu 0.15-0.4 Mn 0.15 Mg 0.8-0.12 Zn 0.25 Ti 0.15 Al 余量 6061铝合金的主要合金元素是镁与硅，并形成Mg2Si相。若含有一定量的锰与铬，可以中和铁的坏作用；有时还添加少量的铜或锌，以提高合金的强度，而又不使其抗蚀性有明显降低；导电材料中还有少量的铜，以抵销钛及铁对导电性的不良影响；锆或钛能细化晶粒与控制再结晶组织；为了改善可切削性能，可加入铅。在Mg2Si固溶于铝中，使合金有人工时效硬化功能。6061铝合金中的主要合金元素为镁与硅，具有中等强度、良好的抗腐蚀性、可焊接性，氧化效果较好—

[13]

。

3.1.2 试验设备

试验采用中频立式电阻点焊机（PMP6-2/220FM）。该点焊机的功率为200KV,最大焊接电流为54KA，采用气缸加压，最大电极加压力为900daN,如下图3-1所示:

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图 3-1中频立式电阻点焊机（PMP6-2/220FM）

中频立式电阻点焊机包括三大部分：一个三相整流器，一个绝缘珊极晶闸管组成的桥式逆变器，通过中频焊接变压器将高压信号降至合适点焊低压，再全波整流在二次侧产生焊接电流；一个是控制及调幅线路PWM。控制器利用驱动电路给逆变器脉宽驱动信号和二次恒电流控制在ms范围之内。

与传统的电焊机相比，中频逆变点焊机可以实现大电流，短时间，精确控制点焊循环的过程。其优点如下：

a 三相输入，功率因素高且节能

b 焊接条件范围大，焊接无飞溅延长电极使用寿命。 c 焊机重量减轻。

d 可以广泛焊接异种金属。

3.2 试验方法

铝合金电阻点焊接头常温抗剪试验按照GB/T 2651-1989标准制备试样，尺寸为100mm×25mm×1.0mm。在进行某厚度铝合金板的点焊工艺参数优化试验研究时，首先通过观测焊点的形状、尺寸、有无飞溅、焊点表面压痕，大致选出用于试验铝合金板的点焊参数范围。接着采用点焊接头撕开法初步检验选取工艺参数的可行性。合格焊点的标志是：在撕开试样的一片试片上有圆孔，在另一试片上有圆形的凸台，依据上述检验结果，试验便可进一步对工艺参数进行优化，并对点焊接头的力学性能进行对比分析。常温剪切拉伸疲劳试验试样按照GB/T15111-94标准，试片的尺寸为40mm×150mm，其形状和剪切拉伸试样相似，焊接接头设计为搭接接头。

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3.2.1．加压方式

试验电极的加压波形及其焊接波形如下图3-2所示，由于是对薄板焊接，在进行点焊

焊接后，施加合适的后锻压力就可以减少气孔，缩松和裂纹等焊接缺陷的产生，因而在焊接的电流波形中没有同时采用后热电流以减缓点焊熔池的冷却，防止焊接缺陷。

图 3-2 电极加压方式

图3-3 正拉伸试片

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3.2．2 实验参数

点焊参数的选择[主要取决于金属材料的性质、板厚及所用设备的特点。对于本试验用的直流脉冲点焊，主要的规范参数有：焊接电流、焊接时间、电极压力等。 实验选取的该厚度铝合金板搭接接头的7组工艺参数如下表3-2所示

表3-2 点焊工艺参数表 序号 1 2 3 4 5 6 7 焊接电流kA 19 19 19 21 23.5 21 21 焊接压力KN 2.6 2.6 2.6 2.6 2.6 2.7 3.0 通电时间ms 60 90 120 90 90 120 120 3.2.3 试验结果

在以上参数下所得的各种点焊接头性能如表3-3所示。 表3-3各种参数下的点焊焊接接头性能 序号 焊核直径mm 1 2 3 4 5 6 7

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剪切强度KN 0.966 2.133 1.408 1.1 1.208 2.015 2.013 正拉强度KN 0.604 0.866 0.725 0.725 0.765 0.845 0.825 疲劳循环次数 3479 1592114 6707 3040 6700 283550 634132 疲劳失效形式 3.85 5.16 4.53 4.2 4.28 5.11 5.30 沿接触面撕裂 沿接触面撕裂 沿接触面撕裂 沿接触面撕裂 沿接触面撕裂 沿大于焊核直径圆周撕裂 沿大于焊核直径圆周撕裂